散热器的选择和设计VIP专享

6.2 散热器的选择和设计 字体 [大] [中] [小] 6.2.1 概述 1. 散热方法 安装散热器的基本目的是把功率半导体器件中产生的热量传递出去。热量从一种介质传递到另一种介质中去的方法，可以是下述三种方法中的一种或几种。这三种方法为： (1) 热传导 热传导是指热量通过直接接触的物体从高温区传向低温区。它是功率半导体器件的结到壳和外壳到散热器散热的最有效方法。 (2) 热对流 发热物体周围的热空气密度比其附近的冷空气密度低，因此，热空气和冷空气之间自然就会形成对流。利用流动的气体或液体流过导热体表面把热量带走的方法称为热对流。 (3) 热辐射 由于导热体和邻近物体或空间存在温度差，所以导热体就会以辐射的形式向外发射热量。这种散热方法称为热辐射。 根据黑体辐射原理，散热器的表面温度越高，表面越粗糙，表面发黑率越高，散热器辐射热量的能力就越强。因此，多数散热器都经氧化发黑处理，以增大其辐射散热的能力。 功率半导体器件的散热器向周围环境的散热，主要是靠对流散热和辐射散热，但传导散热也起作用。 2. 散热器的材料 制造散热器的材料用得最多的是铜和铝。虽然铜的导热能力比铝强，但它价格比铝贵，为此，制作散热器的理想材料是铝。 在功率晶体管中，为了便于散热，通常都将其集电极和外壳管座焊在一起，如外壳为 F2型的功率晶体管就属于这一类型。由于铜的导电性比铝好，加上铜比铝易于焊接，所以晶体管的金属外壳一般都用铜来制作。 3. 绝缘垫片 当晶体管的外壳和散热器之间要求绝缘时，可用0.07～0.12mm 厚的云母绝缘垫片或聚四氟乙烯绝缘垫片来将它们隔开。这样做当然会增大一些壳到散热器的热阻，但若在垫片的每边涂上一些硅脂，就能使其壳到散热器的热阻 R(th)cs 增加得小一些。氧化铍绝缘垫片的导热性虽然比云母片好，但是它的粉末以及烟雾都是有毒的，因此通常不用。 4. 安装散热器的注意事项 在安装散热器时，为了能得到良好的散热效果，需注意以下几点： ①要使散热器和器件外壳之间的接触面很平，并保持接触良好。接触面越大的散热器要做到这一点就越困难。为了提高散热效果，可在散热器和器件外壳相接触的接触面上均匀地涂上一层硅脂。 ②使用的紧固力矩要合适。力矩过小，会增大热阻;过大，又会使器件变形，产生应力。严重时，甚至会使芯片产生裂缝或引线折断。一般 F1和 F2型外壳的器件，其紧固力矩可在6～10kg ·cm 范围内选择。 ③散热板的凹、凸弯度与螺栓...